2.3“認(rèn)出”一個(gè)人（基于圖片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)）教案川教版初中信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)

2.3“認(rèn)出”一個(gè)人（基于圖片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)）教案川教版（2019）初中信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)教學(xué)基本信息年級(jí)八年級(jí)（上）教材版本川教版教材分析《基于圖片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)》是川教版八年級(jí)上冊(cè)第三單元第三節(jié)內(nèi)容，在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)如何利用Python進(jìn)行人臉標(biāo)注以及人臉識(shí)別訓(xùn)練過(guò)程。本節(jié)微課內(nèi)容只選取了第三節(jié)內(nèi)容中的基于圖片的人臉識(shí)別部分。學(xué)情分析本節(jié)課面向八年級(jí)學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)具備一定的Python編程能力，可以根據(jù)自己看懂書中內(nèi)容并進(jìn)行代碼調(diào)試。學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、邏輯思維能力也基本形成，大部分學(xué)生能夠在本節(jié)微課的引導(dǎo)下完成人臉識(shí)別的三個(gè)任務(wù)。教學(xué)方法講授法、演示操作法。教學(xué)目標(biāo)能說(shuō)出“認(rèn)出”人臉的基本過(guò)程（信息意識(shí)）。能完成多人人臉識(shí)別預(yù)測(cè)代碼編寫（計(jì)算思維）。能說(shuō)出“標(biāo)注人名”的基本過(guò)程（信息意識(shí)）。能完成標(biāo)注人名代碼編寫（計(jì)算思維）。在實(shí)際編程過(guò)程中體會(huì)到編程的魅力，并據(jù)此引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，認(rèn)識(shí)到編程對(duì)我們實(shí)際生活的重要性（信息社會(huì)責(zé)任）。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.能夠說(shuō)出認(rèn)出人臉和人臉身份標(biāo)注的一般過(guò)程；2.能夠說(shuō)出LBPH識(shí)別器中predict()函數(shù)的作用；3.能夠動(dòng)手編程完善兩人人臉預(yù)測(cè)的代碼；4.能夠動(dòng)手編程完善人名標(biāo)注的代碼。教學(xué)難點(diǎn)：1.編程完善人臉預(yù)測(cè)的代碼；2.編程完善人名標(biāo)注的代碼。教學(xué)資源準(zhǔn)備教案、教材、配套練習(xí)題、安裝Python和人臉識(shí)別模塊的電腦。課堂教學(xué)過(guò)程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)回顧同學(xué)們好，歡迎來(lái)到梁老師的微課堂。今天梁老師為大家?guī)?lái)的內(nèi)容為《基于圖片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)》。在學(xué)習(xí)本課內(nèi)容之前，我們來(lái)回顧一下人臉識(shí)別訓(xùn)練的步驟。一共有五個(gè)步驟，分別為引入模塊，輸入訓(xùn)練圖片、設(shè)置圖片標(biāo)簽、加入LBPH識(shí)別器和機(jī)器訓(xùn)練。觀看視頻講解，回憶機(jī)器訓(xùn)練知識(shí)點(diǎn)幫助學(xué)生回憶之前所學(xué)知識(shí)，快速讓學(xué)生進(jìn)入主題活動(dòng)一：認(rèn)出人臉過(guò)程【提問(wèn)】：在識(shí)別完人臉特征后，機(jī)器是怎么根據(jù)人臉識(shí)別出其他特征的呢？比如姓名，是否佩戴口罩等等。這就是本課需要學(xué)的內(nèi)容?！救蝿?wù)】首先，請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材6061頁(yè)，思考識(shí)別人臉的一般過(guò)程是什么呢？根據(jù)教材內(nèi)容，我們知道計(jì)算機(jī)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)“認(rèn)識(shí)”一個(gè)人，知道其人臉特征了，接著就可以輸入照片進(jìn)行人臉識(shí)別預(yù)測(cè)，看看計(jì)算機(jī)能不能“認(rèn)出”這個(gè)人?；趫D片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)的過(guò)程有三步：輸入測(cè)試圖片，識(shí)別預(yù)測(cè)和輸出預(yù)測(cè)結(jié)果，其中核心的步驟為識(shí)別預(yù)測(cè)。【提問(wèn)】那機(jī)器是如何對(duì)圖片進(jìn)行識(shí)別預(yù)測(cè)的呢？我們知道要“認(rèn)出”一個(gè)人，首先需要提取人臉重要特征，然后用LBPH識(shí)別器進(jìn)行識(shí)別，預(yù)測(cè)會(huì)用到LBPH識(shí)別器中的predict()函數(shù)，該函數(shù)有兩個(gè)重要指標(biāo)，分別為標(biāo)簽值和置信度評(píng)分。標(biāo)簽值表示：表示測(cè)試圖片和標(biāo)簽顯示圖片為同一人。置信度評(píng)分表示用來(lái)衡量所識(shí)別人臉與原模型的差距，0表示完全匹配。思考問(wèn)題帶著問(wèn)題觀看教材帶著問(wèn)題觀看教材，知道predict()函數(shù)的用法吸引學(xué)生注意力，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)和邏輯思維能力活動(dòng)二：完成兩人識(shí)別預(yù)測(cè)代碼【任務(wù)】現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材6163頁(yè)，自行完成兩人識(shí)別代碼并思考以下代碼含義。#人臉識(shí)別預(yù)測(cè)predict_img=cv2.imread('test01.jpg',cv2.IMREAD_GRAYSCALE)label,confidence=recognizer.predict(predict_img)print('label=',label)print('confidence=',confidence)【教師演示并講解】現(xiàn)在老師展示的是兩人識(shí)別的代碼?？梢园l(fā)現(xiàn)，該代碼和上節(jié)課所學(xué)的人臉識(shí)別訓(xùn)練代碼前面部分是一樣的，只多了最后4行代碼，這4行代碼是什么意思呢？我們來(lái)運(yùn)行一下。發(fā)現(xiàn)會(huì)輸出label標(biāo)簽值和confidence置信度評(píng)分。第一行代碼中有個(gè)單詞叫做imread，它其實(shí)是imageread讀入圖片的縮寫。因此，第一行代碼的含義為讀入測(cè)試圖片test01.jpg。第二行代碼有個(gè)predict函數(shù)，該函數(shù)為L(zhǎng)BPH識(shí)別器中的內(nèi)置函數(shù)?？梢苑祷貥?biāo)簽值和置信度評(píng)分。Print我們知道為輸出打印的意思，因此第三、四行代碼的含義分別為輸出測(cè)試圖片的標(biāo)簽值和置信度評(píng)分。那之前老師演示的代碼label等于1，confidence約等于24.45,1表示測(cè)試圖片和后面的標(biāo)簽“1”是同一個(gè)人；confidence顯示約為24.45，表示相似度比較高?！咎釂?wèn)】請(qǐng)思考下面兩個(gè)問(wèn)題：如何將輸出結(jié)果confidence的值變?yōu)?？如何將輸出結(jié)果confidence的值增高到50以上呢？我們知道0表示測(cè)試圖片與訓(xùn)練圖片完全一致，值越大匹配度越低，低于50表示匹配度較好，高于80則認(rèn)為匹配度不高。因此，該如何修改代碼呢？【教師演示并講解】如果測(cè)試圖片與訓(xùn)練圖片完全一致，我們看下結(jié)果呢？測(cè)試圖片我們輸入img01，運(yùn)行代碼后發(fā)現(xiàn)置信度評(píng)分為0，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢？因?yàn)槲覀兊臏y(cè)試圖片和訓(xùn)練圖片是完全一樣的，所以訓(xùn)練結(jié)果也完全一致。因此，在進(jìn)行機(jī)器訓(xùn)練時(shí)，訓(xùn)練圖片和測(cè)試圖片不能完全一致，否則訓(xùn)練結(jié)果將失去真實(shí)性。那如何提高置信度評(píng)分呢？我們來(lái)輸入袁隆平爺爺?shù)膱D片。發(fā)現(xiàn)結(jié)果明顯提高了，因?yàn)槲覀兊挠?xùn)練圖片為錢學(xué)森和錢偉長(zhǎng)，沒(méi)有袁隆平爺爺，所以最后輸出結(jié)果匹配度較低。帶著問(wèn)題觀看教材觀看教師代碼講解部分，掌握多人識(shí)別預(yù)測(cè)代碼編寫思考問(wèn)題，編寫代碼觀看視頻，進(jìn)一步理解confidence的含義幫助學(xué)生快速掌握本節(jié)課學(xué)習(xí)重點(diǎn)幫助學(xué)生理解多熱識(shí)別預(yù)測(cè)代碼細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)一步拓展問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力活動(dòng)三：完成標(biāo)注姓名代碼【提問(wèn)】這個(gè)程序識(shí)別的結(jié)果不容易讓人看懂，能不能直接在測(cè)試圖的人臉位置處標(biāo)注出識(shí)別出的姓名呢？觀看教材我們發(fā)現(xiàn)，圖片人臉標(biāo)注需要三個(gè)步驟：圖片人臉定位、人臉訓(xùn)練識(shí)別和身份標(biāo)注?！咎釂?wèn)】前面兩個(gè)步驟我們都已經(jīng)代碼實(shí)現(xiàn)了，那第三個(gè)步驟身份標(biāo)注該如何代碼實(shí)現(xiàn)呢？【任務(wù)1】請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材6364頁(yè)，自行完成標(biāo)注姓名代碼并思考以下代碼含義。for(x,y,w,h)infaces:cv2.rectangle(predict_img,(x,y),(x+w,y+h),(255,255,0),2)ifconfidence<100:iflabel==0:name='Qianxuesen'else:name='Qianweichang'else:name='unknown'觀看教材思考問(wèn)題編寫代碼并思考核心代碼含義提升學(xué)生的計(jì)算思維和邏輯思維能力課后作業(yè)完成識(shí)別袁隆平代碼?，F(xiàn)在給定的袁隆平爺爺三幅圖片，請(qǐng)讀入測(cè)試圖片“yuan3.jpg”，輸出測(cè)試結(jié)果。代碼以自己的姓名命名。完成思維導(dǎo)圖繪制請(qǐng)根據(jù)本節(jié)微課所學(xué)內(nèi)容，完成相關(guān)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)思維導(dǎo)圖繪制，需要滿足：1.認(rèn)出人臉過(guò)程；2.識(shí)別預(yù)測(cè)過(guò)程；3.識(shí)別預(yù)測(cè)核心代碼知識(shí)點(diǎn)，如predict函數(shù)使用等；4.標(biāo)注人臉過(guò)程；5.標(biāo)注人臉過(guò)程核